Diseño De Conducciones Y Redes

CAPITULO V:
“DISEÑO DE CONDUCCIONES Y REDES”

I. TUBERÍAS EN PARALELO

Sea una tubería AD como la mostrada en la Figura 5.1. En el punto B esta tubería se ramifica. Se produce una bifurcación, dando lugar a los ramales BMC y BNC, los que concurren en el punto C. La tubería continúa a lo largo de CD.

Se dice que las tuberías BMC y BNC están en paralelo. Ambas tienen en su origen (B) lamisma energía. Lo mismo ocurre con su extremo (C) en el que ambas tienen la misma energía. Se cumple entonces el siguiente principio.

Energía disponible para BMC = Energía disponible para BNC

Para el cálculo de tuberías en paralelo se presentan básicamente dos casos. En ambos suponemos conocidas las características de las tuberías, diámetro, longitud y rugosidad, así como las propiedadesdel fluido.

* Se conoce la energía disponible f h entre B y C y se trata de calcular el gasto en cada ramal.
* Se conoce el gasto total Q y se trata de determinar su distribución y la pérdida de carga.

II. EL PROBLEMA DE LOS TRES RESERVORIOS

En la figura se muestran tres estanques ubicados a diferentes niveles y que están comunicados entre sí por un sistema de tuberías queconcurren en un punto P.

Los valores de z corresponden a las cotas piezométricas. En los estanques corresponden a la elevación de la superficie libre. Para el nudo P, P z representa la suma de la elevación topográfica del punto P más la altura correspondiente a la presión.

Usualmente los datos son: diámetros, longitudes y rugosidades de cada ramal y cotas piezométricas (elevaciones de la superficielibre) de cada estanque. Se busca el gasto en cada ramal y la cota piezométrica del punto P. Para determinados problemas pueden presentarse combinaciones entre los datos e incógnitas mencionados.

Para resolver el problema de los tres reservorios, conociendo los diámetros, longitudes y rugosidades de cada tubería, así como las cotas piezométricas de cada estanque, se sugiere el métodosiguiente:

1. Suponer un valor para la cota piezométrica del punto P.
2. Calcular, por simple diferencia, las energías disponibles en cada tramo. Corresponden a las pérdidas de cada hf1,hf2, hf3.
3. Determinar luego el sentido del flujo en cada ramal y plantear tentativamente la ecuación de continuidad.
4. Calcular el gasto en cada tubería por medio de la ecuación:
Q=3,477×D5fL×hf0.55. Verificar la ecuación de continuidad en el nudo.
6. Si la ecuación no quedara verificada, lo que es lo más probable, hay que hacer nuevos tanteos, reiniciando el cálculo a partir del punto 1.
7. A fin de no aumentar el número de tanteos conviene auxiliarse con un gráfico. Así por ejemplo, para la última figura se tiene que la ecuación de continuidad debe ser:
Q1+Q2=Q3

III.BOMBEO DE UN RESERVORIO A OTROS DOS

En la figura se muestra un reservorio alimentador 1, una tubería de succión 1, una bomba B, una tubería de impulsión 2, que se bifurca en las tuberías 3 y 4 para alimentar dos estanques.

Considerando que se conoce los diámetros, longitudes y coeficientes de rugosidad de cada tubería, así como las elevaciones de los estanques y la potencia de la bomba, se tratade calcular el gasto en cada ramal.

Se sugiere el siguiente método:

1. Suponer un valor para el gasto Q impulsado por la bomba (Q1=Q2=Q ).
2. Calcular la pérdida de carga hf1 en la tubería 1.
3. Calcular la cota piezométrica ZE a la entrada de la bomba.
4. Calcular la energía H teórica suministrada por la bomba, a partir de la ecuación

H=76PotγQ
H: es laenergía en metros.
Pot: es la potencia en HP.
γ: es el peso específico del fluido en kg/m3 .
Q: es el gasto en m3/s.

5. Calcular la cota piezométrica Zs a la salida de la bomba.

Zs=ZE+H

6. Calcular la pérdida de carga hf2 en el tramo 2.
7. Calcular la cota piezométrica del nudo P.
ZP=Zs-hf2
8. Calcular la energía disponible hf3 para el tramo 3
Zf3=ZP-h3...